Устройство синхронизации генераторов УСГ-35 в системе «Ижора»

Устройство синхронизации УСГ-35 входит в состав системы «Ижора» и предназначен для включения генераторов на параллельную работу методом точной синхронизации с автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте работающего. Устройство подключается к сети и синхронизируемому генератору через измерительные трансформаторы напряжения.

В состав устройства УСГ-35 входят:

– трансформаторно-выпрямительный блок ТВБ;

– основной канал синхронизации ОКС;

– резервный канал синхронизации РКС;

– блоки подгонки частоты БПЧ1 и БПЧ2;

– блок развода генераторов БРГ;

– схема совпадения СС.

Рисунок 4 – Функциональная схема устройства УСГ-35

Резервный канал синхронизации устройства УСГ-35. Предназначен для контроля выполнения всех условий синхронизации и состоит из трех основных узлов:

– контроля разности напряжений;

– контроля разности частот;

– контроля угла рассогласования напряжений.

Узел контроля разности напряжений построен на триггере Т r 1 Шмитта. Если разность напряжений не превышает установленного значения, узел разрешает синхронизацию.

Узел контроля разности частот построен на триггере Т r 2 Шмитта, на вход которого поступает напряжение (U_{s 2} + U_{s 2} ’). Этот узел обеспечивает постоянство времени опережения при любой допустимой разности частот. При частоте f_s < f_{s доп} узел выдает разрешение на синхронизацию.

Узел контроля угла рассогласования напряжений контролирует этот угол косвенно по напряжению U_{s 1} огибающей. Если угол рассогласования φ ≤ 10º, то узел разрешает синхронизацию.

Симметричный триггер TrC 1 служит для проверки выполнения всех условий синхронизации. На его вход подаются выходные напряжения триггеров Tr 1 и Tr 2 и напряжение U_s1 узла контроля угла рассогласования. Если все три условия выполняются одновременно, с выхода триггера TrC 1 через выходной усилитель ВУ поступает сигнал на включение реле KV 1, контакты которого включены в цепь включающего электромагнита генераторного автомата.

Рисунок 5 – Функциональная схема резервного канала синхронизации устройства УСГ-35

Принципиальная схема резервного канала синхронизации представлена на рис. 6. По окончании пуска РДГ формируется сигнал «Готов к приему нагрузки». По этому сигналу в схему резервного канала синхронизации от источника постоянного тока подается напряжение питания 12 и 24 В, и напряжение смещения 3 В. При этом образуется цепь заряда конденсаторов С1 и С1 ¢: «+»12 В – диод VD6 – переход эмиттер – база транзистора VT 1 – резистор R_б1 – конденсаторы С1 и С1 ¢ - резистор R3 – «-»12 В. Зарядный ток конденсаторов кратковременно удерживает триггер Tr 1 в опрокинутом состоянии, когда VT 1 открыт, а VT 2 – закрыт.. Коллектор транзистора VT 2 приобретает отрицательный потенциал, поэтому транзистор VT 6 открывается током базы по цепи «+»12 В- переход эмиттер-база транзистора VT 6 – R6 – R_к2 - «-» 12 В. Симметричный триггер TrC 1 автоматически устанавливается в исходное состояние, при котором VT 6 открыт, а VT 5 закрыт. Открытый VT 6 шунтирует вход составного транзистора VT 7 – VT 8, поэтому оба транзистора закрыты,а реле KV 1 обесточено.

По окончании заряда конденсаторов С1 и С1 ¢ триггер Tr 1 возвращается в исходное состояние, а триггер TrC 1 продолжает оставаться в прежнем состоянии. Открытое состояние VT 6 поддерживает ток базы через резисторы R _с1 и R _к5.

Входным сигналом узла контроля разности напряжений являются линейные напряжения сети и подключаемого генератора U _а1с1 и U _{а2в2 ,} которые понижаются, выпрямляются, фильтруются, а затем сравниваются. Если величина DU¢ достаточна для опрокидывания триггера Tr 1, то на симметричный триггер поступает сигнал запрета на синхронизацию, так как восстанавливается цепь тока базы транзистора VT 6 через R 6 и R _к2.

Для контроля разности напряжений генераторов используется схема сравнения на резисторах R 1, R 2 и R 5, R 6 (блоки 1, 2). На резисторы R 5 и R 6 подаются выпрямленные диодами VD 16, VD 17 и VD 22, VD 23 напряжения, пропорциональные линейным напряжениям U _а1с1 и U_{a 2 b 2} генераторов. Алгебраическая сумма напряжений U_{R 5} и U_{R 6}, действующих встречно, приложена к входу выпрямителя UZ 1. Если напряжения генераторов одинаковы, то напряжения U_{R 5} и U_{R 6} взаимно компенсируются, поэтому напряжение на выходе выпрямителя D U ¢ = U_{R 5} - U_{R 6} = 0. При неодинаковых напряжениях генераторов полярность напряжения D U ¢ зависит от того, какое из напряжений (U_{R 5} или U_{R 6}) больше. Напряжение D U ¢ является входным для триггера Tr 1 и должно иметь одну полярность, которую обеспечивает выпрямитель UZ 1.

В узле контроля разности частот входным напряжением является напряжение биения U _а1а2, которое выпрямляется, а затем фильтруется.

Рисунок 6 – Принципиальная схема резервного канала синхронизации

 

В узле контроля разности частот на резистор R 7 подается выпрямленное диодами VD 7 и VD 8 напряжение U_{s 2} огибающей, пропорциональное напряжению биения U_{a 1 a 2} первичной обмотки трансформатора TV 2. С помощью конденсатора С2 и резистора R 8 напряжение U_{s 2} преобразуется в суммарное напряжение (U_{s 2} + U_{s 2} ¢), поступающее на вход триггера Тг2. При положительном входном сигнале транзистор VT 3 открыт, а транзистор VT 4 закрыт, конденсатор C 1 заряжается током базы транзистора VT 6. При изменении полярности входного сигнала транзистор VT 3 открыт, а транзистор VT 4 закрыт, конденсатор C 1 заряжается

В узле контроля угла рассогласования на делитель напряжения R1-R2 блока 2 подается напряжение U_sl биения, полученное с помощью диодов VD9, VD10 и конденсатора С6. При угле рассогласования напряжений j > 10° напряжение U_sl достаточно для пробоя стабилитрона VD 32, вследствие чего узел выдает запрет на синхронизацию.

В качестве выходного усилителя ВУ использован составной транзистор VT 7- VT 8. Напряжение на его вход поступает с коллектора транзистора VT6, т. е. с правого выхода триггера TrC 1. В выходной цепи транзистора VT 8 включено реле напряжения KV 1, замыкающие контакты которого находятся в цепи включающего электромагнита генераторного АВ.